东营凹陷利津油田沙三段砂砾岩扇体成因探讨

2013-04-10谢燕

河南科技 2013年3期

谢燕

(1.中国石化胜利油田分公司地质科学研究院，山东东营 257015;2.北京大学地球与空间科学学院，北京 100871)

0 前言

利津油田位于东营凹陷北部陡坡带西段，滨南—利津断裂带东端。研究区东为胜坨油田，西为滨县凸起，北为陈家庄凸起，南临东营凹陷最大的生油洼陷—利津洼陷，勘探面积近300km2［1］。

由于东营凹陷北部陈南盆倾断裂在发育演化过程中沿着2～3条基岩断层持续下陷，受这种边界构造条件的影响，东营凹陷北部在基岩古断裂面演化形成的陡坡上，发育了高低不平，宽窄不一的断阶构造。这种断阶构造与陈家庄凸起沟梁相间的古地貌共同控制形成了的利津油田第三系沉积体系。

利津油田自上而下钻遇第四系平原组，上第三系明化镇组、馆陶组、东营组，下第三系沙河街组，太古界泰山群地层，沙二段和东营组普遍缺失。地层由南向北层层超覆于太古界基底之上，受陈家庄物源凸起的的影响，沙四段至沙三下亚段沉积时期，陡坡断阶上发育了多种类型的砂砾岩扇体。沙三下亚段地层厚度52～470米，砂砾岩扇体主要发育在陡坡断阶之上的暗色泥岩之中，形态中厚边薄，中心填积厚度超过200m，为中砾岩、砾状砂岩沉积，砾石含量高，向扇体边缘快速减薄，粒级也从内向外变细。

前人研究认为该砂砾岩扇体是近岸水下扇沉积［1］，也有人认为其形成机制与东营凹陷北带东段由滑塌和洪水作用形成的事件性复合型浊积扇类似，后者通常由碎屑流和颗粒流堆积而成的带供给水道的陡坡近岸浊积扇沉积［2］。随着近年来东营凹陷在浊流及相关重力流沉积认识上的深入，对利津二台阶沙三段砂砾岩扇体有了新的认识。

1 扇体成因问题的提出

东营凹陷北部陡坡边界平面上呈现为沟梁相间的古地貌特征［3］。在湖盆边缘这种基岩古构造背景的控制下，凹陷陡坡发育大量的陡坡砂砾岩体，第三系早期以扇三角洲相、近岸水下扇沉积为主。单一砂砾岩体规模中等，沿陈家庄凸起边缘呈裙带状展布。平面上扇体沉积类型从凹陷边缘向中心方向大体呈现(洪)冲积扇相-扇三角洲相辫状河三角洲相-近岸水下扇-湖底扇相(深水浊积岩相)这样完整或不完整的组合序列;纵向上断阶靠盆地边缘一侧的斜坡上以发育冲积扇相、近岸水下扇相为主，断阶上则主要发育近岸水下扇相，局部发扇三角洲相;湖底扇相(深水浊积岩相)位于近岸水下扇前方(断阶下降盘，靠洼陷一侧)。构成了陡坡(断阶)带-近岸水下扇沉积相带［4］。

利津油田沙三段砂砾岩扇体正是位于东营北带陡坡断阶之上，其发育、演化主要受控盆断裂的影响。沙三下沉积时期湖盆处于断裂活动强烈，气候湿润，降水量大，在山高湖深、坡陡流急的条件下，湖盆持续加深，可容纳空间加大。由于北部郑南断层的持续活动，凸起上大量物源下卸，形成巨厚砂砾岩体堆积。该扇体方向与断崖冲沟走向一致，与岸线斜交，扇间为湖相泥岩所分隔。这种低水位体系域扇体与下切水道形成、滞留沉积、充填沉积是否有成因关系?是浊积扇还是斜坡扇，或是二者的复合扇体?

2 浊积扇或斜坡扇的探讨

东营凹陷陡坡带砂砾岩扇体沉积从下第三系早期的洪积扇沉积逐渐演变为近岸水下扇体沉积，形成退积为主、垂向加积为辅的沉积，直至再反向演变为陆上冲积扇的发育过程。这种完整或不完整的演化过程，决定了陡坡带砂砾岩扇体沉积体系。

水道充填沉积是由河流下切湖岸或滨湖区而形成下切水道，随后被河道滞留物及河道砂体充填而形成的带状砂砾岩沉积体。沉积物沿水道流向低处，伴有明显下切现象，水道底部发育冲刷面，砾石多为石英砾，含砾砂岩发育块状层理、板状交错层理。底部冲刷面上通常发育块状粗、细砾岩构成水道滞留沉积，发育块状层理、板状交错层理的含砾砂岩构成水道充填。由水道滞留和水道充填砂砾岩两种沉积类型构成河流下切与充填的完整沉积过程［5］。

近岸滑塌浊积扇体的形成是由于三角洲、水下扇等沉积物的不断堆积，主体沉积厚度逐渐加大，使得扇体前缘坡度增大。在重力、地震、洪水等事件因素的触发下，扇体前缘沉积物滑塌形成浊流再次搬运，在其湖盆更深处沉积下来，形成滑塌浊积扇沉积系列。通常该类型浊积扇(砂)体规模较小，与近岸水下扇、三角洲等有较好的伴生关系。由于其为扇体前缘的再次滑塌的二次沉积扇体，岩性主要为细砂岩、粉砂岩等细粒沉积物，粒度分布明显为浊流沉积特征，可见变形层理、同生小交错层理、块状层理、粒序层理等沉积构造。测井曲线特征与典型浊流沉积相类似，自然电位曲线表现为指形、齿化钟形的韵律沉积。地震剖面上呈丘形、楔形或孤立的透镜体反射形态，内部具有波状、短波状或杂乱反射结构，振幅频率中-低，连续性一般，比较容易识别［6］。

湖相斜坡扇一般不具备明显的物源供给通道，沉积物堆积处于更为近岸的冲积扇、扇三角洲与深水浊积扇之间的古地理位置，沉积底形具备一定坡度，但又不足以使其完全克服与下伏地层剪切摩擦力，这种特殊的成因机制，使其在古地理位置、沉积特征和沉积相标志上具有一定的特殊性［6］。其碎屑颗粒粒级普遍较粗，通常以中、粗砂岩和不等粒砾岩沉积为主，成分成熟度低。岩石在结构上较为均一，层理构造较少见，单砂层常呈厚层或巨厚层状。粒度概率曲线粒级广、斜率低，概率图多呈直线形、上凸的弧形或二段式特征，整体表现出沉积介质能量高、堆积快的特点，沉积颗粒形态大体呈扇形展布，有时扇体形态不完整。通常地震剖面上同相轴杂乱反射，也见中连续的强振幅反射。在垂向上不同期次级扇体互相叠加，平面上表现为不同扇体间相互错开。

通过以上论述，对于近岸滑塌浊积扇体和湖相斜坡扇沉积的成因差异与沉积特征有了明确认识，二者是两种不同成因类型的沉积单元:从形成机制上分析，斜坡扇是一次沉积，浊积扇通常具备二次沉积的特点;从空间角度分析，近岸滑塌浊积扇体通常位于斜坡扇前方，盆地更深处;沉积特征上，斜坡扇沉积物应较近岸滑塌浊积扇更粗，分选更差。另外，由于斜坡扇为高密度的顺坡块体运动堆积的结果，其概率曲线多呈近于直线型的上凸弧形或直线型，粒级跨度小。

目前，已认识到的利津油田斜坡扇全部淹没于水下，不具备完整的扇体形态，自北向南快速减薄，沉积最厚超过200m (利962井)，扇体宽度1.3km，长度超过4km。古地理位置上，它位于浪基面以下较深水环境，处于两组盆倾断层所形成的陡坡断阶之上由西向东依次展开。以深灰色泥岩沉积为主，扇体进积特征和韵律特征不明显，以厚层中砾岩夹薄层泥岩隔层沉积为主。因近物源，陆源碎屑颗粒供给充分，沉积物粒度粗，层理构造基本不发育，偶见少量粒序层理，多以块状构造出现。